生物質熱解是指在隔絕空氣或供給少量空氣的條件下，通過熱化學轉換，將生物質轉變成為木炭、液體和氣體等低分子物質的過程。生物質熱解技術能夠以較低的成本、連續化生產工藝，將常規方法難以處理的低能量密度的生物質轉化為高能量密度的氣、液、固產物，減少了生物質的體積，便於儲存和運輸。同時還能從生物油中提取高附加值的化學品。
基本介紹
- 中文名：生物質熱解技術
- 外文名：biomass pyrolysis technology
- 類型：慢速熱解、常規熱解和快速熱解
- 預處理：乾燥和粉碎
- 熱解產物：燃料油、木焦油、木煤氣、木炭等
- 影響因素：反應溫度、升溫速率、停留時間
簡介,類型,熱解工藝,熱解產物的利用,
簡介
生物質熱解是指在隔絕空氣或供給少量空氣的條件下，通過熱化學轉換，將生物質轉變成為木炭、液體和氣體等低分子物質的過程。熱解的產物包括燃料油、木焦油、木煤氣、木炭等，如果升溫速率為1000℃/s以上時，熱解油的產率可以達到60%以上。控制熱解中相應的條件（主要是反應溫度、升溫速率、停留時間）參數，可以得到不同的熱解產品。生物質熱解技術能夠以較低的成本、連續化生產工藝，將常規方法難以處理的低能量密度的生物質轉化為高能量密度的氣、液、固產物，減少了生物質的體積，便於儲存和運輸。同時還能從生物油中提取高附加值的化學品。
類型
生物質熱裂解根據熱解條件有以下三種類型：
（1）慢速熱解（燒炭法）
主要用於木炭的燒制，生物質在極低升溫速率，溫度低於400℃下長時間（幾小時~幾天）熱解，可得到最大限度的焦炭產率為35%（質量分數），這個過程也稱為生物質的炭化。
（2）常規熱解
將生物質原料放入常規熱解裝置中，在低於500℃、較低加熱速率（10~100K/min）、熱解產物停留時間0.5~5s下熱解，可製成相同比例的氣體、液體和固體產品（可得到原料重量20%~25%的生物炭、10%~20%生物油）。
（3）快速熱解
快速熱解是將磨細的生物質原料放入快速熱解裝置中，生物質在常壓、超高加熱速率（1000~10000K/s）、超短產物停留時間（0.5~2s）、適中熱解溫度（500~650℃）下瞬間氣化，然後快速凝結成液體，可獲得最大限度的液體產率，其產物中的生物油一般可以達到原料重量的40%~60%，快速熱解過程需要的熱量以熱解產生的部分氣體為熱源。
熱解工藝
熱裂解液化的一般工藝流程包括原料的預處理、熱解以及熱解產物的分離與收集。預處理包括乾燥和粉碎。乾燥生物質能有效降低生物質熱解產物中水分含量，一般含水量（質量分數）應控制在10%以下，從而改善生物油的粘度、pH值、穩定性和存儲期。粉碎到合適的粒度有利於熱質傳遞和熱解產物的形成。此外，預處理階段還可能需要進行清洗或添加催化劑，以達到生產某些特定化學品的目的。熱解液化技術的關鍵在於要有很高的加熱速率和熱傳遞速率，短的氣體停留時間，嚴格控制溫度以及熱解揮發份的快速冷卻。只有滿足這樣的要求，才能最大限度地提高產物中油的比例。熱解產物的分離與收集包括氣相中焦炭灰分的分離和焦油的分離收集。生物質在熱解過程中會產生一些小顆粒的焦炭，並且幾乎所有的生物質中的灰分都留在了產物炭中。所以分離焦炭的同時也分離了灰分。這些小顆粒的焦炭和灰分會在熱解蒸汽的二次熱解中起到催化作用，並對生物油的穩定產生不利影響，因此，應採用過濾設備對氣相中的焦炭進行分離。生物油的收集主要利用冷凝器快速冷凝來實現。
熱解產物的利用
生物質熱裂解產物主要有生物油、不可冷凝氣體及木炭組成。生物油主要用在燃燒供熱、電力生產、燃料油及化學品的生產。儘管生物油的熱值僅為化石燃料油的一半左右，而且大量的水分含量使其套用難度增加，但液體產品套用在燃燒方面的優點是易於處理、運輸和儲存，也有利於現有燃油裝置的利用。生物油套用於燃燒的主要問題是生物質油的粘度大，易變質。生產液體產品的優點是這種液體產品的生產可以與電力生產相分開，因此用熱解裝置建立調峰電站是可行的，或將液體產品直接送到中心電站發電。生物油中含有許多化工原料和產品，熱解的液體產品已經確認的物質有數百種，因此人們回收其中的化合物或同系化合物的興趣大增，某些特定的化合物即使回收量很少，其潛在的價值也比回收油的價值高很多。總之，生物油作為燃料在鍋爐、汽輪機、柴油機上的套用實驗比較成功，其精煉提純、提取化學物質的研究上尚不成熟，不具有經濟可行性。
